触れてみよう！未来の熱制御技術

宇宙機の高度な熱制御を実現する先進熱制御技術
触れてみよう！未来の熱制御技術
加熱領域
冷却領域
◆この研究のねらいは？
将来の内外惑星探査や望遠鏡，小型衛星等のミッショ
ンでは，より厳しい熱環境で，少ない電力，重量制限
の下で，高度な熱(温度)制御が要求されてきます．
これら将来ミションの要求に応えるために，新しい熱制
御技術の研究・開発を大学と連携して行っています．
<自励振動ヒートパイプ>
◆主な研究テーマは？
宇宙用ループヒートパイプ，自励振動ヒートパイプ，可
変コンダクタンスヒートパイプ等，熱制御デバイスの研
究を行っています．
<ループヒートパイプ>
相変化を利用して大量の熱輸送が可能な熱制御デバ
イスであり、高い毛細管力により作動流体を循環して
いるため、軽量かつ信頼性が高い．
<自励振動ヒートパイプ>
加熱部と冷却部とを十数回往復する細管で結んだ
ヒートパイプ．細管の中に，全内容積の半分程度の容
量で封じ込められている作動流体が，加熱部での蒸
発・冷却部での凝縮を繰り返し，連続的な圧力振動に
より駆動される．冷媒が自励振動によって伝熱面間を
往復することにより熱輸送を行う．
<可変コンダクタンスヒートパイプ>
管の中に作動流体を飽和状態で封じ込めた通常の
ヒートパイプに，非凝縮ガスを封入する事で温度制御
性を有したヒートパイプ．
Condenser Plate
Evaporator
(EVAP)
Coolant In
Vapor line
Reservoir
(CC)
TEC
Coolant Out
Liquid line
Condenser
Condenser
Vapor/Liquid line
Condenser Plate
Evaporator Reservoir
(CC)
Thermal Mass
TEC
Thermal Strap
Cartridge Heater
Bypass valve
Evaporator
Vapor line
Liquid line
Reservoir
<ループヒートパイプ>
2016.7
Heat output
Heat input
Condenser
Vapor flow
Liquid flow
非凝縮ガス
Liquid flow
凝縮部活動部
ガス溜め
凝縮部
140mm
110mm
断熱部
蒸発部
800mm
100mm
<可変コンダクタンスヒートパイプ>
◆どこがどうスゴイ？
<ループヒートパイプ>
①蒸気管と凝縮器がスムースな管で結ばれているた
め，複雑な経路を持つ熱輸送経構築が容易に可能で
あり、かつ軽量である．また、フレキシブルな管（プラス
チックやベローズ）の採用が可能．
②重力下で動作可能であり、複雑な経路をもつ熱輸
送経路であっても地上で試験が可能。
③リザーバを温度制御することで、受熱部の温度を小
電力で高精度に制御が可能。
④リザーバの温度（圧力）を制御することで冷媒の循
環を止めることができ，保温ヒータ電力低減が可能．
<自励振動ヒートパイプ>
①細管で構成されているため，伝熱面積を大きくとる
ことができ，高い熱輸送能力が得られる．同時に，薄
型・軽量化が可能である．
②ウィックを使用しない単純な形状であるため，様々
な形状に加工・変形できる．
③リザーバ（液溜め）を取り付けることで，温度制御可
能な熱制御デバイスとなる（可変コンダクタンスOHP)
<可変コンダクタンスヒートパイプ>
①通常のヒートパイプに非凝縮ガスを入れただけの単
純な構成．
②リザーバの温度を一定に保てば，熱負荷の変化や
外部温度環境の変化に対して，温度を一定に保とうと
する．（自身に粗い温度基準を有している）
（4-3）先進型熱制御デバイス

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